Ingenieria De Proceso Del Gres Porcelanico Corregido.docx

B. GRES PORCELÁNICO 3.1 MATERIALES 3.1.1 MATERIAS PRIMAS

CAOLINES

La caolinita es la arcilla mineral más utilizada en las aplicaciones

cerámicas

debido a sus propiedades físicas y químicas que son impartidas

al

procesamiento

de

los

cerámicos y a los productos finales. Las propiedades más

importantes

que

imparten el caolín a los cerámicos es la plasticidad, resistencia

en

verde,

resistencia

en

seco,

resistencia a la cocción, color, refractariedad, fácil vaciado o colada en los sanitarios,

baja

o

cero

absorciones de agua y

control en el encogimiento o contracción.

CUARZO

La función del cuarzo es formar el esqueleto del soporte

cerámico,

función

no

una

plástica

y

estructural necesaria para controlar los cambios en las dimensiones del producto durante

las

etapas

de

secado y cocido.

FELDESPATO

La función de este grupo es actuar como fundente con la finalidad de producir abundante fase líquida con características

de

flujo

adecuado durante la etapa de cocción. La presencia de la

fase

líquida

es

indispensable para obtener las

excelentes

características técnicas del gres porcelánico.

3.1.2 EQUIPOS MOLIENDA /MEZCLADO

PRENSADO

HORNO

3.2 MÉTODOS DE FABRICACIÓN 3.2.1 PROCESO DE FABRICACIÓN a) Ciclo de producción El gres porcelánico es el resultado de un proceso de producción, el cual, en términos generales, es muy similar al utilizado en la fabricación de cualquier recubrimiento cerámico. El diagrama de flujo del ciclo de producción se presenta en la figura (1). A continuación, se presenta cada etapa del ciclo de producción, comenzando con las materias primas y se pone especial énfasis en aquellos aspectos que hacen del gres porcelánico el recubrimiento cerámico con mejores características técnicas.

FIGURA N° 1 CICLO DE PRODUCCIÓN DEL GRES PORCELÁNICO Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000)

b) Preparación del polvo La preparación de los polvos consiste en una serie de operaciones dirigida a la obtención de un material de composición homogénea y distribución de tamaño de partícula adecuado. Existen dos clases de tecnologías que pueden usarse en esta etapa del proceso de producción del recubrimiento: 

Molienda en seco y humectación.



Molienda en húmedo y atomizado.

A pesar de que la molienda en húmedo y atomizado es la menos conveniente desde el punto de vista energético, y por lo tanto la más costosa, es la que se utiliza en la fabricación del gres porcelánico por los siguientes motivos:  La molienda en húmedo permite alcanzar tamaños de partícula más finos, con lo cual se puede obtener un recubrimiento homogéneo y denso durante la cocción.  En la molienda en húmedo, debido a que se utilizan cantidades de agua del 35%-40%, se puede lograr una óptima homogeneización de las materias primas que conforman el polvo.  El atomizado produce polvos granulares con morfologías y distribuciones de tamaño de partícula apropiadas para el correcto llenado de los moldes en las prensas, con lo cual es posible conseguir buenas compactaciones en el recubrimiento y, por tanto, favorecer la sinterización en la etapa de cocción.

En el proceso de molienda en húmedo se utilizan molinos de bolas (FIGURA 2) en donde el elemento molturante consiste en esferas cerámicas o bolas de cuarzo. A la suspensión obtenida de la molienda en húmedo se le conoce como barbotina y contiene entre el 35% y 40% de agua. La barbotina es inyectada a alta presión (25-30 atmósferas) por medio de bombas hidráulicas a una serte de aspersores localizados en la parte superior de un equipo conocido como atomizador o secador por aspersión (FIGURA 3), en donde entra en contacto con aire caliente a temperaturas del orden de los 500°C-600°C. El agua contenida en la barbotina es evaporada y se obtienen polvos granulares con distribución de tamaño de partícula y humedad apropiados para la etapa de prensado. El polvo atomizado es enviado a silos de almacenamiento (FIGURA 4) por medio de bandas transportadoras.

FIGURA N° 2 MOLINOS DE BOLAS Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000)

FIGURA N° 3 SECADOR POR ASPERSIÓN Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000)

FIGURA N° 4 SILOS DE ALMACENAMIENTO Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000)

c) PRENSADO En la etapa de prensado, el polvo atomizado, proveniente de los silos de almacenamiento y con humedad del 4% - 7%, es comprimido entre dos superficies a presiones entre 350 Kg/cm2-500 Kg/cm2. Tales presiones causan reacomodo y deformación parcial en el polvo, lo que permite un alto grado de compactación en la pieza prensada. Cabe señalar que la etapa de prensado tiene una marcada influencia sobre las características mecánicas y micro estructurales del producto.

FIGURA N° 5 PRENSA HIDRÁULICA Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000)

d) SECADO El proceso de secado tiene la función de eliminar el agua de la pieza prensada, la cual que fue necesaria en el momento de su moldeo. En general, las condiciones bajo las cuales el agua es removida del recubrimiento son relativamente críticas para asegurar la integridad del producto y, por tanto, deben ser bien controladas para prevenir deformaciones o fracturas. Los secadores verticales (FIGURA 6) son los más usados en la fabricación del gres porcelánico, e impulsan dos procesos:  El calentamiento del material que promueve la difusión del agua del interior del recubrimiento a la superficie.  La evaporación y transporte de agua de la superficie del recubrimiento.

FIGURA N° 6 SECADOR VERTICAL Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000)

e) COCCIÓN Después de la etapa de cocción, todos los materiales cerámicos adquieren características mecánicas que son adecuadas para los usos contemplados del producto. En los recubrimientos de gres porcelánico, la operación de cocido se lleva a cabo en hornos rápidos y continuos, en los cuales los recubrimientos se trasportan a través del horno por medio de rodillos cerámicos (FIGURA 7). Los recubrimientos son en primer término precalentados y después llevados hasta la temperatura de cocción, que en el caso del gres porcelánico fluctúa alrededor de los 1200°C. La anterior temperatura es la más alta utilizada en la fabricación de cualquier tipo de recubrimiento de piso o pared. Después de mantener el recubrimiento por un cierto período de tiempo a la temperatura de cocción, comienza un proceso de enfriamiento rápido del material hasta alcanzar temperaturas del orden de los 600°C. Posteriormente, inicia un enfriamiento lento del producto con la finalidad de pasar la transformación alotrópica de la sílice, la cual tiene lugar a los 573°C, y así evitar facturas en el material conocidas como rajado fino. A partir de los 550°C, comienza un enfriamiento gradual del material que permite manejarlo de forma segura cuando éste sale del horno.

FIGURA N° 7 HORNOS DE RODILLOS EN LA COCCIÓN DE GRES PORCELÁNICO Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000)

FIGURA N° 8 CURVA DE COCCIÓN INDUSTRIAL PARA LA FABRICACIÓN DE GRES PORCELÁNICO Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000) Durante la cocción, una serie de reacciones y transformaciones toman lugar en las materias primas. En general, las características del producto final dependen no solamente de las reacciones que ocurren, sino también en la forma en que se llevan a cabo. Debido a que en este punto se puede decir que el tipo de materias primas utilizadas y las altas temperaturas alcanzadas conducen a la formación de abundante fase líquida que rodea a las partículas no fundidas y que se encuentran tenazmente unidas. Estas permiten la formación, después del enfriamiento, de una estructura vítrea que es extraordinariamente densa y resistente. Estas reacciones y transformaciones son siempre acompañadas por un reacomodo de las partículas del soporte, lo cual conduce a un sensible encogimiento del recubrimiento. Tal encogimiento representa un riesgo, en donde, si las condiciones de operación no se controlan, aparecerán variaciones dimensionales en el recubrimiento con respecto a su medida nominal. f) SELECCIÓN Los objetivos principales de la operación de selección, que es la etapa de fabricación con la cual se completa el ciclo de producción para el gres porcelánico, son los siguientes: 

Eliminación de piezas defectuosas.



Separación por calidades.



Formación de lotes de recubrimientos homogéneos en dimensiones y tonos.

Las operaciones se realizan en máquinas clasificadoras automatizadas (FIGURA 9). En particular, las características dimensionales se controlan en máquinas utilizando sistemas electrónicos sofisticados que permiten una selección rápida y confiable. Para verificar que el producto cumpla con los estándares internacionales el material se somete a muestreos periódicos.

FIGURA N° 9 MAQUINA CLASIFICADORA Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000) g) TÉCNICAS DE DECORADO Y ESMALTADO Como ya se ha descrito el gres porcelánico es el recubrimiento con mejores características, si consideramos solo las etapas anteriores de producción de gres

porcelánico obtenemos un producto visualmente pobre. Por este motivo se ha desarrollado diversas técnicas para mejorar la estética del gres porcelánico. Las técnicas de decorado se han desarrollado con el fin de dar un visto agradable al mercado internacional. TIPOS DE DECORADO: 

Decoración de la masa Se basa en la mezcla de polvos atomizados de dos o más colores, en donde se añaden gránulos o astillas de grandes dimensiones (1 mm a 5 mm) en cantidades que varían entre el 5% y 10%. Todos los materiales se dosifican por medio de bandas transportadoras a un mezclador mecánico que confiere homogeneidad a la masa, la cual se prensa con la técnica de mono carga del molde. Después de la cocción, se le brinda al producto un tratamiento mecánico de pulido superficial, en donde, además de transformar la superficie de mate a brillante, se realza la policromía de la masa.

FIGURA N° 10 ESQUEMA DE DECORACIÓN DE MASA Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000) 

Decoración con serigrafía superficial Se basa en la aplicación de una pasta serigráfica sobre la superficie del soporte en crudo. Esta técnica ofrece la ventaja de años de experiencia obtenidos en la decoración de los recubrimientos tradicionales, así como una elevada productividad en la línea de producción.

FIGURA N° 11 ESQUEMA DE DECORACIÓN CON SERIGRAFIA SUPERFICIAL Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000) 

Decoración penetrante

Se basa en la decoración del soporte en crudo por medio de sales solubles cromóforos, las cuales, una vez depositadas en la superficie de la pieza y por efecto de la porosidad, penetran en el interior del soporte coloreándolo de manera uniforme o esfumada. Los efectos de decoración se obtienen con sistemas de aplicación tradicional, tales como cabinas de disco, máquinas serigráficas rotativas, etc. Las sales solubles cromóforos que se usan son de Fe, Cr, Co, V, Mn, Ni, etc. Estas se preparan en forma de pasta serigráfica o solución fluida. El contenido estético de los recubrimientos obtenidos por medio de esta técnica queda resaltado con el pulido superficial.

FIGURA N° 12 ESQUEMA DE DECORACIÓN PENETRANTE Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000) 

Decoración mediante calcomanía

Esta técnica confiere al gres porcelánico características estéticas únicas en su género, tales como policromía, profundidad, transparencia, etc. La calcomanía es una hoja de unos 6 mm de grosor formulada a base de vidrio y pasta policroma de decoración definida, la cual se soporta por una estructura orgánica. Estas hojas se producen en cualquier formato que se solicite y se aplican mediante una prensa que está dotada de un sistema de posicionamiento de la hoja en el alvéolo del molde sobre la masa ya cargada. Una vez cargada la calcomanía, se procede al prensado y a la cocción del recubrimiento. El recubrimiento puede ser sometido a un tratamiento de pulido superficial. Las desventajas de esta técnica son la disminución de la productividad en la prensa en un 40% y los altos costos por metro cuadrado de la calcomanía.

FIGURA N° 13 ESQUEMA DE DECORACIÓN MEDIANTE CALCOMANÍA

Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000) TIPOS DE ESMALTADO: 

ESMALTADO Y DECORACIÓN TRADICIONAL Esta es la técnica tradicional de producción de recubrimientos de muros y pisos. Par algunos observadores, esmaltar el gres porcelánico significa reducir las características técnicas del producto en busca de mejorar el acabado estético del mismo

FIGURA N° 14 ESQUEMA DE ESMALTADO Y DECORACIÓN TRADICIONAL Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000)



ESMALTADO EN SECO POR PRENSA Se basa en depositar una capa granular de esmalte seco sobre la masa de gres porcelánico colocada en el alveolo del molde, para después prensar ambas capas. El sistema mecánico utilizado para la aplicación del esmalte se le conoce como “spot-feeder” y permite infinitas posibilidades cromáticas fácilmente programables mediante un ordenador. El proceso de aplicación de los esmaltes es sumamente preciso y, en tal virtud, permite controlar constantemente la cantidad de esmaltes utilizados sin que se produzca desperdicio alguno.

FIGURA N° 15 ESQUEMA DE ESMALTADO EN SECO POR PRENSA Fuente: (LOZANO, DESARROLLO Y CARACTERIZACION DE UN GRES PORCELANICO, 2000)

3.3 USOS Y APLICACIONES 

Usos domésticos

La vivienda de primer uso o segunda residencia son los lugares donde los pisos y paredes pueden expresar, de una manera más completa, las maneras y estilos diferentes de vivir. Los apartamentos, villas, bloques de apartamentos y residencias son, también, lugares muy apropiados para dar a conocer las calidades del gres porcelánico. Estilos clásicos o rústicos y modernos, pulidos o mate, en ambientes estructurales neutros o arquitectónicos, cualquiera que sea la escena, el gres porcelánico siempre da soluciones para mejorar el proyecto original. Gracias a su modularidad y variedad infinita de apariencias y formatos, emergen diferentes texturas, dando al hogar un ambiente más elegante y acogedor. Es impermeable, resistente a las manchas y no resbaladizo. Su elegancia y funcionalidad garantiza el acondicionamiento del gres porcelánico a toda clase de entornos domésticos, sin necesidad de recurrir al vidriado o barnizado de su superficie. 

Suelos o pavimentos elevados

Los aspectos únicos del gres porcelánico (fortaleza, solidez, planaridad, mantenimiento sencillo, producto altamente higiénico y que cumple todas la normas para pavimentos y revestimientos) hacen de este producto la mejor elección para pavimentar pisos alzados .Básicamente, un sistema secundario de piso consiste en la instalación del piso sobre una estructura para crear una profundidad variable, con objeto de proveer un espacio invisible para facilitar la creciente demanda de

distribución de las instalaciones eléctricas, mecánicas y de servicios especiales, tanto actuales como para un futuro previsible. La accesibilidad a estos servicios es de vital importancia para las reparaciones como consecuencia de las alteraciones debidas al paso del tiempo. Otras reparaciones, mantenimiento y flexibilidad en futuros cambios, se darían tanto en la tecnología como en la disposición de oficinas. Plaquetas de 10 mm de espesor, con tamaños diferentes, están disponibles en el mercado. 

Aplicaciones externas

El gres porcelánico es resistente a la helada y a los agentes atmosféricos, por lo que se usa, cada vez más, para recubrimiento de paredes externas, con adecuados sistemas de fijación a la estructura de la fachada. Su versatilidad y estética lo hace ideal para este tipo de aplicaciones y para dar un nuevo estilo contemporáneo a los edificios. Los resultados que pueden lograrse con este tipo de gres son espectaculares, con altos contenidos estéticos, a la vez que ofrecen buenas soluciones de aislamiento frente al aire y al ruido. 

Áreas comerciales de tránsito intenso

Desde ámbitos modernos a estilos tradicionales, las plaquetas de gres porcelánico han sido siempre aptas para conseguir la elegancia y la belleza de todos los edificios y hogares. Así, los pavimentos y recubrimientos de gres porcelánico:  Son apropiados para recubrimientos de pisos y paredes.  Son ideales para tráfico o tránsito pesado en áreas sujetas a tensiones mecánicas y químicas.

 Son apropiados, con el acabado adecuado de su superficie, para el tránsito en condiciones secas y húmedas.  Ofrecen una gama amplia de apariencias y tamaños.  Están disponibles con diferentes acabados de su superficie: desde aspecto de pizarra a texturas altamente brillantes.  Presentan ilimitados aspectos, tamaños y combinaciones, ofreciendo soluciones válidas para interpretaciones modernas en arquitectura o para remodelar edificios viejos y clásicos. En edificios públicos, en donde las áreas de tránsito están sujetas a intensas tensiones y tráfico peatonal por encima de lo requerido por las normas, y que necesitan de soluciones especiales con buena técnica y diseño, el gres porcelánico ha demostrado ser un material sumamente funcional, inerte e higiénico en edificios públicos, tales como hospitales, estaciones de ferrocarril, aeropuertos, edificios oficiales, escuelas, áreas comerciales de grandes superficies y edificios comunes, especialmente cuando el servicio que se requiere del pavimento es verdaderamente intenso. En todas estas aplicaciones, el gres porcelánico supera, con holgura, las exigencias que se requieren para estas aplicaciones. Incluso en el caso de usos en lugares públicos, tales como: restaurantes, bares, discotecas, supermercados, oficinas, teatros, centros deportivos y culturales, el gres porcelánico permite crear escenas decorativas originales, debido a su infinita modularidad y riqueza de aspectos.

Fuente: (Pepa Casado D'Amato, 2016)

Fuente: (Pepa Casado D'Amato, 2016)

FUENTE: (PORCELANOSA GRUPO, s.f.)

Fuente: (Pepa Casado D'Amato, 2016)

FUENTES  http://bdigital.unal.edu.co/40184/1/71680768.201113.pdf,consultado

el

día 14 de octubre del 2018  https://www.cleia.fr/es/ceramica-estructural/preparaci%C3%B3n,consultado el día 14 de octubre del 2018  de,consultado el día 14 de octubre del 2018, consultado el día 14 de octubre del 2018  materias-primas-y-fabricaci%C3%B3n, consultado el día 20 de octubre del 2018  https://www2.uned.es/cristamine/fichas/caolinita/caolinita.htm, consultado el día 20 de octubre del 2018  https://www.houzz.es/ideabooks/71344103/list/que-es-el-gresporcelanico, consultado el día 20 de octubre del 2018